Fast and Durable Alkaline Hydrogen Oxidation Reaction at the Electron‐Deficient Ruthenium–Ruthenium Oxide Interface

氧化物 材料科学 氧化钌 催化作用 接口(物质) 无机化学 光化学 化学 复合材料 冶金 有机化学 毛细管数 毛细管作用
作者
Xiaoyu Zhang,Lixue Xia,Guoqiang Zhao,Bingxing Zhang,Yaping Chen,Jian Chen,Mingxia Gao,Yinzhu Jiang,Yongfeng Liu,Hongge Pan,Wenping Sun
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:35 (9): e2208821-e2208821 被引量:157
标识
DOI:10.1002/adma.202208821
摘要

Abstract The slow hydrogen oxidation reaction (HOR) kinetics under alkaline conditions remain a critical challenge for the practical application of alkaline exchange membrane fuel cells. Herein, Ru/RuO 2 in‐plane heterostructures are designed with abundant active Ru–RuO 2 interface domains as efficient electrocatalysts for the HOR in alkaline media. The experimental and theoretical results demonstrate that interfacial Ru and RuO 2 domains at Ru–RuO 2 interfaces are the optimal H and OH adsorption sites, respectively, endowing the well‐defined Ru(100)/RuO 2 (200) interface as the preferential region for fast alkaline hydrogen electrocatalysis. More importantly, the metallic Ru domains become electron deficient due to the strong interaction with RuO 2 domains and show substantially improved inoxidizability, which is vital to maintain durable HOR electrocatalytic activity. The optimal Ru/RuO 2 heterostructured electrocatalyst exhibits impressive alkaline HOR activity with an exchange current density of 8.86 mA cm −2 and decent durability. The exceptional electrocatalytic performance of Ru/RuO 2 in‐plane heterostructure can be attributed to the robust and multifunctional Ru–RuO 2 interfaces endowed by the unique metal–metal oxide domains.
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